軌交暗埋段整體支模技術

上海申伸強建設有限公司 上海 201201

1 軌交暗埋段墻體、頂板整體支模技術

軌交暗埋段整體支模技術是指通過合理調整施工工序及支架布局，將頂板模板支撐體系兼作墻體模板支撐體系，即墻體、頂板支模體系合二為一，使混凝土一次或二次（需換撐部位）澆筑成型的支模技術和支撐體系。該體系由核心支架系統、頂撐連接系統、安全構造系統3部分組成（圖1）。

圖1 整體支模技術系統組成示意

整體支模技術種類主要分為無中隔墻整體支模系統、有中隔墻整體支模系統2大類，其區別在于有中隔墻時先澆筑中隔墻混凝土，這樣邊墻及頂板支模體系一側有可靠支撐，該側的斜撐可適當減少，且另一側墻體混凝土澆筑對整個支撐系統的影響較小[1-3]。

整體支模技術關鍵工序為：

1）搭設核心支架：搭設圍護結構支撐間的頂板模板支架立桿及橫桿（肋角處留900 mm寬通道）→搭設縱向、豎向剪刀撐（共3道：兩肋處各1道、中間1道，間距5～6 m）→搭設縱向、豎向剪刀撐（共2道：鋼管支撐處各1道，間距3～4 m）→搭設水平剪刀撐（共4道：上下各1道，支架每兩步1道）→形成核心支架。

2）形成墻體支模體系：立邊墻模板→將墻體模板支桿與核心支架連接（需換撐部位澆筑下段墻體混凝土）。

3）形成頂板支模體系：將頂板肋角、換撐鋼管上方處模板支桿與核心支架連接→鋪設頂板模板。

2 整體支模技術應用實例、驗算及效果分析

2.1 工程概況

上海軌交12號線土建工程K40+406～RDK0+170為暗埋段，基坑寬度10.6～19.2 m，基坑深度7.3～11.8 m，墻、頂板厚0.7～1.0 mm，箱室凈高6.8 m，與車站相連的200 m（共8倉）無中隔墻，其余為厚300 mm中隔墻；圍護鋼管支撐間距3.5 m；采取φ800 mm鉆孔灌注樁圍護、3道φ609 mm鋼管支撐；采用無中隔墻、有中隔墻底板無高差的墻、頂板整體支模技術系統施工，排架為扣件式鋼管（φ48 mm×3.0 mm）支模體系，搭設高度6.8 m；頂板厚1 000 mm、兩側肋寬900 mm、凈寬13 m，立桿縱距、橫距為500 mm（四周2排400 mm），步距為1.0 m；墻厚1 000 mm，頂撐縱橫間距均為500 mm。

2.2 穩定性驗算

2.2.1 計算假定

1）只對單元體進行驗算，單體間連桿等為安全儲備；

2）由于對稱、均衡地澆筑墻體混凝土，并考慮到每個支架單元體四周立桿加密及其與中間的豎向剪刀撐，頂肋角、換撐鋼管上方的較大空當通過斜撐傳力，故所有的豎向荷載由核心支架系統承擔，立桿按壓彎桿件計算；

3）施工時兩邊墻澆筑高差一般在0.3～0.4 m，故按1 m澆筑高差產生的側向壓力來驗算體系整體抗側壓穩定性；

4）頂撐連接系統均按懸臂壓桿計算，同時驗算與之相連的核心支架桿件的強度及變形。2.2.2 整體穩定計算

每個計算單元（13 m×3.5 m）的核心支架立桿數量為161根，結構重要性系數γ0取0.9，荷載效應組合設計值S=1 635.8 kN，核心支架立桿的抗力設計值R=11.55 kN；則γ0S=1 472.22 kN＜nR=1 859.55 kN。

2.2.3 立桿豎向位移

立桿變形量Δ= 4.56 mm＜[Δ] =6.8 mm。

2.2.4 立桿側向穩定

式中：Nz——不考慮新澆筑混凝土自重的荷載效應組合的設計值；

φ——軸心受壓桿件的穩定系數；

A——鋼管的截面積；

Mz——核心支架計算立桿由混凝土澆筑高差產生的彎矩；

W——截面模量；

f——鋼材抗壓強度設計值。

2.2.5 頂撐、架體局部計算

1）撐桿強度驗算：按懸臂長0.9 m，則撐桿允許承受的壓力值[N]=28.33 kN＞N實際值=8.03 kN。

2）核心架體橫向變形驗算（按3跨連續考慮）：核心支架立桿實際變形值υ=1.39 mm≤[υ]=6.7 mm。

3）頂板混凝土澆筑時核心架體四周立桿強度驗算：按加密間距計算立桿豎向荷載及頂撐力產生的附加效應：

2.3 整體支模技術安全構造措施

1）核心架體抗浮措施：在底板靠肋角及板中埋設鋼筋頭或鋼管作地錨，伸出板面15 cm，縱向鋪設鋼管與其焊牢或扣牢。

2）模板下端固結措施：因邊墻較厚，近止水鋼板內側豎向留置長30 cm的φ25 mm@500 mm鋼筋頭，伸出墻體施工縫10 cm；φ16 mm對拉螺栓一端彎成“∩”形并與預埋的鋼筋頭鉤住并焊牢，另一端伸出模板、木方、雙鋼管、蝶形扣件，并用螺母與模板緊固。

3）通道處支撐加固措施：底板肋角處留2步橫桿，伸出核心支架外側10 cm，作為行走、運送材料的通道，其余橫桿均伸至離墻邊15 cm（預留模板、木方、雙鋼管的厚度）；頂部肋角處用2根斜撐將橫向鋼管角點、中點頂牢。

4）核心架體連接措施：在鋼支撐上下方用橫桿及水平剪刀撐將兩側的單元體連牢。

5）變形控制措施：模板采用地腳螺栓固定，其變形可忽略不計，變形模式可簡化為一端固定的懸臂梁體系，模板安裝時將模板預先向內傾斜，以達到預變形的目的。

2.4 實施效益

1）與車站相連的200 m暗埋段，從底板混凝土澆筑完畢到頂板混凝土完成，每倉比傳統方法節省15～18 d；

2）節省周轉材料：由于整體支模技術采取單側模板安裝技術，僅在模板下口埋設對拉螺栓，則每延長米結構（雙墻）可節省對拉螺栓105 kg；

3）方便施工操作：為節省工期，墻體鋼筋綁扎、立模、支架搭設交叉進行，而核心支架四周700～900 mm的空當可作為通行、運料通道，在最后立墻體、頂肋角模板時封閉，方便施工而不影響該支模體系安全；

4）變形控制效果：經過現場實際分析，澆筑高度為6.855 m段，模板預先向內傾斜8 mm；澆筑高度為5.645 m段，模板預先向內傾斜5 mm，以抵消混凝土澆筑的變形量，達到混凝土結構偏差最小的目的。澆筑完成后側墻垂直度偏差不超過 3 mm，部分墻體垂直度達到零偏差。

3 結語

1）軌交暗埋段整體支模技術縮短了結構施工周期、節省了周轉材料、方便施工，具有明顯的經濟效益；

2）按照先核心支架系統、后頂撐連接系統的施工工序，注重剪刀撐、頂桿連接的施工質量，控制兩側墻體混凝土澆筑速度和高差是該體系施工的關鍵點；

3）結合圍護支撐布局，對核心架體的整體穩定、抗側壓穩定、豎側向變形及連桿的強度等進行驗算，為該體系的工程實踐提供了理論依據[4,5]。